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RTO的发展史及应用

发布:2024-07-19 浏览:43

核心提示:众所周知,蓄热炉(也称热风炉)很早以前已在化工、冶金等行业中用于空气的预热,以便充分利用生产过程排出烟气的热能。用RTO来处理VOCs废气就是在此基础上发展起来的。那其发展历史如何呢?01RTO发展简史较早将RTO用于VOC废气的净化大致在20世纪70年代初(约1972年),由美国Hamon Research-Cottrell公司第一次将RTO引入市场。当时用陶瓷材料作为蓄热体,最高的热效率也就在80-85%之间。1978年美国加利福尼亚州金属制品厂的漆包线生产线也是用RTO来处理含溶剂的排放废气。之后,

众所周知,蓄热炉(也称热风炉)很早以前已在化工、冶金等行业中用于空气的预热,以便充分利用生产过程排出烟气的热能。
用RTO来处理VOCs废气就是在此基础上发展起来的。
那其发展历史如何呢?01RTO发展简史较早将RTO用于VOC废气的净化大致在20世纪70年代初(约1972年),由美国Hamon Research-Cottrell公司第一次将RTO引入市场。
当时用陶瓷材料作为蓄热体,最高的热效率也就在80-85%之间。
1978年美国加利福尼亚州金属制品厂的漆包线生产线也是用RTO来处理含溶剂的排放废气。
之后,随着世界各国对VOC排放的严格控制和对排放允许限值的要求越来越严,因而涉及需要对排放VOC废气进行处理的领域也越来越宽,必须配备VOCs废气净化装置的企业自然不断增多。
到20世纪90年代中期,特别在欧美发达国家,RTO已经非常普遍地用于VOC废气的净化处理。
采用RTO,虽然一次性投资较大,但其优点是:首先,它几乎可适应所有有机废气的处理,而且热效率极高,特别是当废气中有机物的浓度合适时,可不必添加辅助燃料而实现自供热操作,从而达到既节能、减排又能符合排放要求;其次,当废气浓度较高时还可回收热量,借以补偿或回收投资;此外,RTO的操作方便、可靠,很少需要维护。
目前,典型的RTO已从两室、三室、五室发展到七室和多室装置,并已开发了许多不同类型的RTO装置,以满足各种需要,例如:单床式RTO和旋转式RTO在切换阀(换向阀)方面也作了许多改进,提高了其密封性和快速性,并延长其使用寿命;也有用旋转式气体分配器切换气流方向来代替传统的切换阀,而不必使蓄热体旋转。
RTO的装置规模已有从处理小气量到极大气量的系列。
在2000年,当时称为欧洲最大的一套RTO装置是由LTG Mailaender,GmbH为英国一家墙纸生产厂设计的,用于处理印刷车间排出含有机溶剂和增塑剂的废气,其处理风量为300000Nm3/h,两套、三室式,即当时的单套处理能力已达150000Nm3/h。
目前RTO装置一般系列为5000-80000Nm3/h,一套RTO装置的最大处理能力可达400000-600000Nm3/h。
此外,美国Thermatrix Inc.(现属Selas-Linde公司)还开发了填充陶瓷蓄热体的无火烟热力氧化装置(Flameless Thermal Oxidation,FTO),为适应不同的气体处理量,节省风机电能消耗,风机采用变频控制。
RTO装置中对热交换起到关键作用的是蓄热填充物,也称蓄热体,常用陶瓷材料做成。
在陶瓷蓄热体方面,目前RTO中经常使用的基本上还是陶瓷散堆填料和陶瓷规整填料两大类。
在散堆填料方面:最初采用化工中常见瓷球和陶瓷矩鞍环,而用得较多的是陶瓷矩鞍环。
近代的陶瓷矩鞍环在开孔面积和气流流道的设计方面均有很大改进,从而进一步防止了填料的相互叠套和降低气流通过填料床层时的压力损失。
在规整填料方面,目前应用最多的还是陶瓷蜂窝填料(Ceramic Honey Comb),因为无论在传热性能还是在流体力学性能方面均优于散堆填料。
在同样条件下与散堆填料相比,采用陶瓷蜂窝填料作为蓄热体,可以大大降低压降,从而减少了操作费用;同时还可减小RTO装置的容积,因而降低了投资费用。
陶瓷蜂窝填料也在不断改进,除了改变小孔形状和增强抗压强度外,例如为防止上述堵孔,将蜂窝柱的一个端面加工成圆弧凹面。
从目前RTO装置技术的进一步发展看:首先是力求减排(减少NOx的排放),这就要求改善燃烧器的设计(例如已开发低NOx的燃烧器)和燃烧过程特别是对燃烧温度的控制,以及采用电加热来替代油/气燃料,借以避免添加辅助燃料燃烧和高温可能引起的二次污染;其次是研究如何提高气速、开发高效的蓄热体来缩小装置的容积,借以降低投资费用;改进气体的初始分布来提高蓄热体的有效利用率和传热效果;改进切换阀来延长其使用寿命;进一步开发对装置中诸参数的自动监测控制,借以提高操作的安全性和可靠性等方面,还有许多值得研究的问题;此外,对RTO装置进行数值计算和计算机模拟,可以预先了解过程的操作行为和优化装置的设计,并在某些方面可代替RTO的中间试验来节省费用。
02沸石转轮+RTO(1)高效过滤器 (2)中效袋式过滤器 (3)初效过器 (4)检修门 (5)冷却区 (6)脱附区 (7)转轮 (8)脱附风机 (9) RTO (10)燃烧器 (11)DRTO切换阀 (12)蓄热室 (13)蓄热室 (14)吸附风机 (15)吸附区技术原理经预处理(去除粉尘、颗粒物)后的有机废气流过浓缩转轮时,其中的有机物在转轮吸附区域会被吸附下来,经过吸附净化后的废气(约占处理风量的85%-95%)排放到大气中,一小部分废气(约占处理风量的5%-15%)对转轮冷却区降温后经换热器被加热到180-220℃的脱附温度后,流入脱附区,脱附区有机物从吸附剂一沸石上脱离到加热的气流中,转轮得以再生,脱附后的高浓意VOCs被送入RTO高温焚烧。
反应后的高温烟气进入规整蜂窝陶瓷蓄热体,95%的热量被蓄热体收并“储存”起来,温度降低到接近RTO入口温度。
蓄热体温度升高后,通过切换阀或旋转装切换气流流向,分别进行蓄热和放热,实现热量的有效回收利用。

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